TABLES DES MATIERES
TABLES DES MATIERES 1
INTRODUCTION 2
A. Les différents types de gisements au Benin 2
B. Les qualités géologiques d’un aquifère et les types de nappes 2
Qu’est-ce qu’un aquifère ? 2
Différents types d'aquifères 4
Les différents types de nappes et leurs caractéristiques 5
Caractéristiques des nappes 6
C. Alimentation aquifère et les nécessaires de renouvellement 6
D. La gestion des nappes d’eau souterraine et les problèmes liés à l’exploitation des aquifères au BENIN 8
CONCLUSION 9
INTRODUCTION
Pour répondre à des besoins de consommation en eau croissants, qu’ils soient agricoles, industriels ou domestiques, l’homme puise l’eau superficielle ou l’eau souterraine qu’il stocke dans des réservoirs naturels ou construits. Le traitement de l’eau des cours d’eau étant coûteux, il essaye d’exploiter tant que possible des gisements d’eau souterraine, soit en prenant l’eau à l’endroit où elle sort naturellement (les sources, qui sont les exutoires naturels de ces gisements), ou en la captant directement en profondeur.
A. Les différents types de gisements au Benin
Le Bénin dispose d’importantes potentialités en ressources minérales qui ont fait l’objet durant des décennies de plusieurs programmes d’exploration. Le gisement est une accumulation naturelle de minéraux dans le sous-sol, susceptible d’être exploitée. Par exemple : le Gisement de pétrole, de houille, etc.
Les principales ressources identifiées à l’issue des travaux effectués par le ministère des mines, de l’énergie et de l’eau, sont l’or, les matériaux de construction (le calcaire, le marbre, les argiles, le kaolin, les sables siliceux, les graviers, le fer, le phosphate,). Des indices de nickel, de rutile, de zircon et de diamant constituent de sérieuses cibles de recherche pour le pays.
Notons que le plus grand des gisements au monde et particulièrement au BENIN est l’eau. Ce sont masses d’eau qui constituent les eaux superficielles et les eaux souterraines ainsi que l’eau en tant qu’élément des écosystèmes terrestres et aquatiques. Les eaux souterraines sont des eaux se trouvant sous la surface du sol dans la zone de saturation et en contact direct avec le sol ou le sous-sol.
B. Les qualités géologiques d’un aquifère et les types de nappes
Qu’est-ce qu’un aquifère ?
Un aquifère : couche souterraine unique ou multiple de roches d'une porosité et d’une perméabilité suffisantes pour permettre soit un courant significatif d'eau souterraine, soit le captage de quantités importantes d'eau souterraine.
Un aquifère est une formation géologique ou une roche, suffisamment poreuse et/ou fissurée (qui peut stocker de l'eau) et perméable (où l'eau circule librement).
Un aquifère est un milieu solide contenant de l’eau pouvant circuler de façon naturelle ou être mobilisée de façon artificielle (pompage). La présence d’une nappe d’eau souterraine dans le sous-sol est révélée par le recoupement d’un plan d’eau lors du forage de puits ou par la présence de sources. L’eau souterraine circule aisément lorsque le milieu qui la contient est suffisamment perméable.
Dans les aquifères, la zone « saturée » est l’ensemble du milieu solide et de l’eau. L’aquifère est suffisamment conducteur d’eau souterraine pour permettre l’écoulement d’une nappe souterraine et le captage de quantités d’eau appréciables. Au-dessus de la zone saturée, l’aquifère peut comporter une zone « non saturée » où la présence d’eau peut être épisodique (au cours de la saison pluvieuse par exemple).
L'aquifère est caractérisé par :
• sa configuration (contours, dimensions, limites),
• sa localisation dans le sous-sol (profondeur, épaisseur)
• ses propriétés intrinsèques (granulométrie, pétrologie, géochimie, fissuration, déformation...).
Les conditions aux limites conditionnent les échanges entre l'aquifère et son environnement : limites imperméables (argiles, socle granitique non fissuré...) ou limites perméables responsables d'apports ou de pertes.
Différence entre aquifères et nappes
L’eau souterraine est contenue dans des couches géologiques appelées aquifères (du grec aqua : eau et fere : transporter), en fait elle occupe les espaces, fissures et pores, des roches – réservoirs qui constituent l’aquifère. Celui-ci est donc un réservoir souterrain naturel d’eau. Il se remplit en accumulant l’eau d’infiltration, et est situé au-dessus d’une couche imperméable qui empêche la fuite de l’eau vers les profondeurs. L’eau qui s’écoule n’est pas stagnante, et s’écoule en fait lentement.
L’eau contenue dans un aquifère est une nappe. Une nappe peut être libre, c’est à dire que son niveau supérieur n’est pas limité par une couche géologique imperméable, Elle est alors alimentée directement par les précipitations atmosphériques et par l’infiltration des cours d’eau. Une nappe libre est aussi appelée phréatique (du grec phréa : puits) lorsqu’elle est au niveau le plus superficiel.
Une nappe peut aussi être captive, c’est à dire que son niveau supérieur est limité par une couche imperméable, et que l’eau s’y trouve sous pression parfois, lorsque la nappe est suffisamment alimentée.
Un aquifère possède deux caractéristiques essentielles, qui font que la nappe existe et est exploitable :
• La porosité : c’est la quantité d’eau que contient un volume d’aquifère donné lorsqu’il est saturé. De cela, et donc du type de roche que représente l’aquifère, et du volume de l’aquifère, va dépendre la capacité de stockage de l’aquifère, qui a bien une fonction d’accumulation.
• La perméabilité : la roche laisse circuler l’eau entre ses pores et ses fissures, qui communiquent entre eux. La perméabilité se mesure par le débit d’eau, en litres par heure, obtenu à travers une surface d’un mètre carré de nappe, avec une circulation verticale du liquide
Différents types d'aquifères
On distingue les aquifères poreux des aquifères lamellés
_ Dans les aquifères poreux (aquifères libres), l'eau est contenue dans les pores ouverts de la roche et peut y circuler librement (sables, craie, graviers, grès, scories volcaniques, etc.). La perméabilité est matricielle.
_ Dans les aquifères fissurés, l'eau est contenue et circule dans les failles, fissures ou diaclases de la roche (calcaires, granites, coulées volcaniques etc.). La perméabilité est fissurale. Ces aquifères sont libres ou captifs selon s'ils sont recouverts ou non de couches sédimentaires argileuses ou marneuses.
_ Les aquifères karstiques sont des systèmes complexes particuliers associant une zone superficielle plus ou moins fissurée et insaturée (en eau) servant de zone d'infiltration, et une zone inférieure fissurée, présentant également des conduits, grottes etc. Cette zone est saturée en dessous d'un certain niveau et l'eau circule avec de grandes vitesses comparativement aux systèmes poreux. Les argiles sont des roches qui peuvent contenir une grande quantité d'eau du fait de leur porosité élevée.
Les différents types de nappes et leurs caractéristiques
Nappes libres / nappes captives
• une nappe est libre lorsqu'elle communique directement avec la surface, sa recharge provient directement de l'infiltration verticale à partir de la surface du sol.
• une nappe est captive lorsqu'un écran imperméable la sépare de la surface (par exemple une couche argileuse ou marneuse imperméable), la nappe est alors « emprisonnée » sous pression entre deux couches imperméables ; sa recharge s'effectue latéralement dans des espaces où la nappe devient libre ou au contact de matériaux semi-perméables.
Nappes en milieu fissuré / nappes en milieu poreux
• En milieu fissuré, l'eau circule dans des fissures entre des blocs de roche peu ou pas perméables : failles, diaclases, karsts (cavités de dissolution ouvertes dans les roches carbonatées).
• En milieu poreux, les grains de la roche sont séparés par des vides communiquant entre eux au sein desquels l'eau peut circuler : sables, graviers, etc.
Caractéristiques des nappes
Une nappe est en fait un système constamment en mouvement, on dit qu’elle est hydrodynamique :
• Une nappe reçoit de l’eau par l’intermédiaire des eaux de pluie surtout, s’infiltrant dans le sol et alimentant l’aquifère, plus ou moins selon que la nappe est superficielle et a ainsi une surface de réception plus étendue, ou qu’elle est profonde. Une nappe peut aussi recevoir de l’eau d’une rivière ou d’une autre nappe, mais ceci est moins fréquent.
• Une nappe perd de l’eau, par ses exutoires naturels, correspondant à des points bas de la surface piézométrique, qui sont ponctuels (sources) ou plus diffus lorsque cela se produit par exemple à travers une couche semi-imperméable.
• Une nappe fait partie d’un système d’interconnections entre divers cours d’eau, diverses nappes qui s’alimentent entre elles, et qui drainent l’eau des précipitations vers la mer à des vitesses variables
C. Alimentation aquifère et les nécessaires de renouvellement
La pluie alimente la plupart des nappes et aquifères. Les processus d’alimentation varient beaucoup suivant les régions et dépendent de trois facteurs principaux :
- le climat (pluviométrie et température)
- le sol (topographie, nature pédologique, couverture végétale)
- le sous-sol (nature et structure géologique).
1. Le climat
Il existe deux facteurs essentiels du climat conditionnant l’alimentation des nappes ; ce sont : la pluviométrie et la température. Dans un même pays, le total des pluies varie selon la région. L’alimentation des nappes reste précaire tant que les pluies ne dépassent pas 800 mm par an (steppe et savane) ou 1200 mm (en zone forestière), (DUQUENNOIS ,1997).
La température conditionne le taux d’évaporation. En fait, on ne tient compte de la température que pendant la saison des pluies, seule période où l’évaporation est importante. Une grande partie de l’eau infiltrée n’est pas utilisable pour la réserve renouvelable (recharge occulte). Puis qu’elle se soustrait à la force attractive des racines. Aussi, la hauteur d’eau correspondante à la recharge n’est pas toujours suffisante pour éviter le dénoyage de l’aquifère poreux et l’exploitation optimale de la réserve utile que demande l’implantation des ouvrages en grand nombre à débit moyen plutôt qu’un ouvrage à gros débit ;
2. Le sol
La nature du sol conditionne aussi l’alimentation des nappes aquifères. Sur un sol imperméable, le ruissellement se produit pour des pluies de faible intensité. En terrain sableux ou argilo sableux les gouttes s’infiltrent à leur point de chute.
Il n’y a alors ruissellement qu’à partir d’une certaine intensité de la pluie et d’une certaine saturation du sol. Dans de nombreux cas, la végétation limite singulièrement les possibilités d’alimentation des nappes souterraines. Les plantes peuvent évaporer ou transpirer 200 à 300 mm de hauteur d’eau par mètre de terre saturée en racines (M. DUQUENNOIS,
1957). L’eau contenue dans le sol ne peut être totalement récupérée, seule l’eau de saturation est drainable. L’eau de rétention (eau d’imprégnation, d’imbibition ou hygroscopique) est utilisable par les plantes jusqu’à un certain point (point de flétrissement) où il reste encore
265 % d’eau dans le sol. Ce pourcentage peut aller jusqu’à 40 % dans les argiles et rarement inférieur à 10 %, même dans les sables grossiers. Cependant, aucune alimentation des nappes aquifères en eau de saturation ne peut avoir lieu tant que toute l’épaisseur du terrain en Cependant, aucune alimentation des nappes aquifères en eau de saturation ne peut avoir lieu tant que toute l’épaisseur du terrain en surface du sol et celle de la nappe n’est pas imprégnée en eau de rétention.
3. Le sous-sol
La structure géologique du sous-sol, dans l’alimentation des nappes aquifères a pour rôle essentiel de conditionner la mise en réserve de l’eau infiltrée. Une nappe permanente n’existe que si :
- l’épaisseur de la roche perméable est suffisante pour que l’eau infiltrée puisse se soustraire au moins en partie aux appels de l’évaporation et de l’évapotranspiration. Cette épaisseur devait être en principe supérieure à la longueur des racines
- l’écoulement de la nappe est limité par :
_ la perméabilité de la roche
_ la pente du substratum imperméable
_ un seuil imperméable ou un barrage souterrain
_ une contre-pression hydrostatique (nappe en équilibre avec la mer).
Enfin l’exploitation et les fluctuations saisonnières du niveau des nappes aquifères influent beaucoup sur le débit des ouvrages. Le cycle alimentation-vidange se traduit en effet par des variations du niveau considérable qui handicapent les travaux et faussent les prévisions de débit.
En saison des pluies, on note une montée sensible du niveau des nappes aquifères.
L’amplitude de fluctuations naturelles varie suivant les lieux de 2 à 7 m entre la saison des pluies et la saison sèche. Notons que le niveau maximum est atteint d’autant plus tardivement que la nappe est plus profonde.
En saison sèche, le niveau hydrostatique baisse, que la nappe soit exploitée ou non. Lorsqu’une exploitation est pratiquée, ce niveau baisse plus rapidement et peut entraîner le tarissement des ouvrages de captage peu profonds.
D. La gestion des nappes d’eau souterraine et les problèmes liés à l’exploitation des aquifères au BENIN
La gestion des nappes d’eau souterraine se repartie :
Prélèvements de l’eau
Au niveau agriculture (irrigation, drainage, forage, puits)
Au niveau industriel (fabrication de boissons, agro-alimentaires, etc.)
Au niveau usage domestique (cuisine, douche, lessive, etc.)
Au niveau Conchyliculture et pêche
Au niveau de production d’énergie (Géothermie)
Au niveau loisirs, tourisme
Au niveau transports
Au niveau Aménagements et urbanisation
Les problèmes liés à l’exploitations des aquifères sont :
L’érosion
La pollution des eaux souterraines
La diminution entraine des conflits
L’inondation
Explication :
Lorsque les nappes superficielles sont surexploitées ou polluées (nitrates, insecticides…), la tendance est de solliciter des aquifères plus profonds. La question de la ressource se pose également en terme d'inégalité de répartition géographique
Les risques associés à l’exploitation des aquifères sont quantitatifs (baisse de niveau) et qualitatifs (pollution, réchauffement/refroidissement…).
Pour les nappes captives il faut également prendre en compte les conséquences des modifications de pression sur les échanges entre aquifères.
Les anciennes exploitations et leurs puits abandonnés sont également un facteur de risques.
La dégradation des ressources en eau souterraine peut également impacter les eaux de surface et les écosystèmes, particulièrement en période estivale.
La multiplication actuelle et à venir des activités en lien avec les aquifères pose inévitablement le problème des conflits d’usage, accentué lorsque les projets impactent les aquifères à grande échelle.
CONCLUSION
Les aquifères sont fortement sollicités pour la ressource en eau, la géothermie, le stockage de gaz, la production d’hydrocarbures et le seront davantage si de nouvelles activités sont développées comme le stockage d’énergie, de CO2 ou la production des réservoirs d’hydrocarbures non-conventionnels.
Le réchauffement climatique est également un facteur qui risque de contraindre fortement la ressource en eau : augmentation du besoin (irrigation…) et diminution des ressources renouvelables.
